JP4122459B2 - レーザ駆動装置及び光ディスク記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザダイオードからのレーザのパワーを制御するレーザ駆動装置、及びそのレーザ駆動装置を搭載した光ディスク記録装置に関するものである。

近年、より高密度な光ディスク記録再生システムが要求されている。光ディスクにおいては、情報の１に対応するデータを記録する場合にはレーザを照射し、情報の０に対応するデータを記録する場合にはレーザを照射しないという、いわゆるオン・オフ制御でデータ記録を行うのが一般的である。

しかし、１ビームオーバーライト技術や、高密度化のための記録マーク形状制御のため、ライトストラテジーと呼ばれる記録パワーをパルス分割し、多値レベル化して制御する技術が必須となっている。特にオーバライトや高密度マークを形成するための波形制御を行うために中間レベルを必要とする波形では、複数の電流をスイッチングする必要がある。このとき、各レベルのレーザのパワーを正確に制御する必要がある。

一般に半導体レーザは温度特性を有するため、温度によりレーザ駆動電流を制御する必要があり、このような制御方法として、従来より、ＡＰＣ（Automatic Power Control）が知られている。ＡＰＣの従来例としては、例えば特許文献１に記載されたものを挙げることができる。この従来例では、半導体レーザの出射光の一部を検出用ホトダイオードで検出し、この検出電流を電流電圧変換回路で変換して増幅器に入力し、更に前記増幅器からの出力をＡＤ変換しコントローラ部に入力するよう構成されている。

特開平６−３３８０７３号公報

しかしながら、上記従来技術では、ＡＰＣの制御がコントローラ部で行われる構成であるために、高密度記録の光ディスクに対してデータを高精度で記録再生するのが難しくなるという問題がある。すなわち、最近は高密度マーク形成のための波形制御が複雑化しており、切り替えるレーザのレベル数の増加、パルス分割の細分化が進み、多数のレーザのレベルを高速に切り替える必要があるが、従来のレーザ駆動装置においては、コントローラ部とレーザ駆動部とが離れた位置に配置されているので、データを高速度でスイッチングすると、タイミングのずれ（遅延）が生じ、データ波形に歪みなどが生じやすい。

またＡＰＣ動作においても、レーザ駆動部から離れたコントローラ部でモニタし補正を行っているので、ノイズが入りやすく誤動作する可能性が高い。

さらに、レーザ駆動部とコントローラ部をつなぐライン数が増加するため、実装上もスペースを有効活用できなくなる。

本発明の課題は、高密度記録の光ディスクに対しても高精度で記録再生を行うことができるレーザ駆動装置を実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明のレーザ駆動装置は、外部コントローラから入力されるクロック信号と、記録データと、ディスク及びシステムの種類に基づくレーザ駆動波形の強度、タイミング及びパルス幅の波形パラメータとに基づいてレーザ駆動波形を生成するレーザ駆動波形制御手段と、該レーザ駆動波形制御手段により生成されたレーザ駆動波形に合わせたレーザ駆動電流をレーザダイオードに対して出力する電流出力手段とが同一基板上に形成され、前記レーザ駆動波形制御手段は、前記外部コントローラから入力されるクロック信号に基づいてクロック信号を生成して出力するタイミング生成手段と、前記外部コントローラから入力されるクロック信号と、波形パラメータとに基づいてレーザ駆動波形の波形情報を出力するレジスタと、前記外部コントローラから入力される記録データを前記タイミング生成手段から出力されるクロック信号のタイミングで整形してレーザ駆動波形のパルスの長さもしくは前後のパルスの長さのパルス情報を生成する記録データ検出手段と、複数の駆動波形を記憶する駆動波形記憶手段と、前記記録データ検出手段により生成された前記レーザ駆動波形のパルス情報と前記レジスタから出力される前記レーザ駆動波形の波形情報とに基づいて前記駆動波形記憶手段に記憶された駆動波形のうちの一つ駆動波形を選択するセレクタと、
前記セレクタにより選択された駆動波形と前記記録データ検出手段から出力される記録データとからレーザ駆動波形を生成する駆動波形生成手段とを具備することを特徴とする。

上記構成によれば、レーザ駆動波形制御手段と電流出力手段が同一基板上に形成されているので、レーザ駆動電流のタイミングのずれを最小限に抑えることができ、データ波形に歪みも生じない。その結果、高密度記録の光ディスクに対しても高精度で記録再生を行うことができる。

特に、記録データ検出手段の検出結果に応じて駆動波形記憶手段に記憶された駆動波形のうちの一つ駆動波形を選択してレーザ駆動波形を生成するようにしているから、外部コントローラから供給される信号波形が遅延していたり、ノイズが混入されていても、レーザ駆動電流の波形が整形されるから、波形の歪みを最小限に抑えることができる。その結果、レーザ駆動電流の立上りのタイミングずれ、つまり駆動波形の時間軸方向（横軸方向）のずれを抑えることができ、光ディスクの記録速度の向上及び高密度化に十分に対応することができる。

本発明のレーザ駆動装置によれば、高密度記録の光ディスクに対しても高精度で記録再生を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるレーザ駆動装置のブロック図である。図１に示すように、本発明のレーザ駆動装置１は、コントローラ２に接続され、該コントローラ２からレーザ駆動を設定するための情報が入力される入力端子１ａと、レーザダイオード３に接続され、該レーザダイオード３に駆動電流を供給する出力端子１ｂと、５ＶのＤＣ電圧源４に接続される電源端子１ｃと、外部モニタであるフォトディテクタ５に接続され該フォトディテクタ５からモニタ信号が入力される入力端子１ｄとを有している。なお、フォトディテクタ５は、電源端子１ｃに接続されたＤＣ電圧源４に接続されている。

レーザ駆動装置１はレーザダイオード３を所定の強度、タイミング、パルス幅で発光させるためのもので、その内部には、レーザ駆動波形制御部６、レーザダイオード電流設定部（以下、ＬＤ電流設定部という）７、レーザダイオード出力部（以下、ＬＤ電流出力部という）８、および電流設定補正部９が設けられている。そして、レーザ駆動波形制御部６、ＬＤ電流設定部７、ＬＤ電流出力部８および電流設定補正部９は、同一基板上に一体化されている。また、レーザ駆動波形制御部６は入力端子１ａに、ＬＤ電流出力部８は出力端子１ｂに、電流設定補正部９は入力端子１ｄにそれぞれ接続されている。

外部のコントローラ２から入力端子１ａを介して入力された制御信号はレーザ駆動波形制御部６で波形形成され、ＬＤ電流出力部８に入力される。一方、レーザ駆動電流のレベルは、レーザ駆動波形制御部６よりの電流指示値に従い、電流設定部７により決定される。

図２は、レーザ駆動波形制御部６の内部構成を示したブロック図である。レーザ駆動波形制御部６の内部には、電流値指示部１０、レジスタ１１、セレクタ１２、駆動波形記憶部１３、記録データ検出部１４、タイミング生成部１５、および駆動波形生成部１６が設けられている。そしてレーザ駆動波形制御部６には、レーザ駆動装置１の入力端子１ａを介して５種類の制御信号が入力される。すなわち、電流値設定用の制御信号ａ、モード設定用の信号ｂ、波形パラメータの信号ｃ、実際の記録データの信号ｄ、およびタイミング生成用のクロック信号ｅの５種類の制御信号である。各制御信号は、クロック信号に同期し、複数ビットのシリアルデータとしてコード化され伝送される。

電流値設定用制御信号ａは、８ビットのシリアルデータとして伝送され、電流値指示部１０にて電流値に変換される。モード設定用データ電流指示値の出力タイミングはレジスタ１１により決定される。レジスタ１１では、クロックのタイミングと、入力モード、波形パラメータにより電流指示値を所定のタイミングで調整する。

記録データ検出部１４は、エンコードされたＮＲＺＩ信号を入力し、このＮＲＺＩ信号をタイミング生成部１５からのクロックのタイミングで整形する。パルスの長さ、もしくは前後のパルスの長さにより、パターンを調整する場合があるので、記録データ検出部１４はパルスの情報をセレクタ１２に送る。セレクタ１２ではパルスの情報とレジスタ１１からの波形情報とを比較する。そして、これらの情報に基づき駆動波形記憶部１３から所定のパルス情報が選ばれ、その選ばれた波形情報と、記録データ検出部１４からの実際の記録データとから、駆動波形生成部１６において駆動波形が生成される。なお、図２において、１７は電流値指示部１０をＬＤ電流設定部７に接続するための接続端子、１８は駆動波形生成部１６をＬＤ電流出力部８に接続するための接続端子である。

また、図１に示すように、レーザダイオード３からのレーザ光の一部は、フォトディテクタ５で検出され、その検出信号はモニタ信号として入力端子１ｄを介してレーザ駆動装置１内の電流設定補正部９に入力される。電流設定補正部９では、モニタ信号が所定の値になるように、ＬＤ電流設定部７におけるレーザ駆動の電流値を補正する。本実施の形態では、電流設定の精度はＬＤ電流設定部７により決定され、電流補正の精度は電流設定補正部９により決定される。最終的には、補正された電流値は、ＬＤ電流出力部８において、レーザ駆動波形制御部６の駆動波形生成部１６からの駆動波形に従ってスイッチングされて、出力端子１ｂから出力され、レーザダイオード３に供給される。

レーザ駆動電流とモニタ用のフォトディテクタ５からの出力信号との関係は、レーザダイオード３の特性差、フォトディテクタ５の特性ばらつき、および両者の取付位置のばらつき等によって異なる。このため、個々のドライブごとに調整することが望ましい。本実施の形態では、この関係を補正するための係数補正回路を電流設定補正部９内に所有している。電流設定補正部９では、ドライブとして組み立て後、ＬＤ、フォトダイオード特性差、および取り付けばらつきを補正するために必要な情報をコントローラ２を通して読み込み、この情報に従い係数補正を行って最適なレーザパワーに設定している。

これらのばらつきの中には、ＬＤ電流設定部７と電流設定補正部９の間の温度ばらつきに起因するものがあげられる。たとえば、ＬＤ電流設定部７の温度変化が大きく電流設定補正部９の温度変化がほとんどないとすると、上記の係数補正を、ＬＤ電流設定部７の温度変化に合わせて行う必要がある。しかし、温度変化が同一であれば、係数補正は一定の係数で導入すればよい。

以上のように、本実施の形態によれば、レーザ駆動波形制御部６、ＬＤ電流設定部７、ＬＤ電流出力部８および電流設定補正部９が同一基板上に一体化されているので、レーザ駆動電流のタイミングのずれを最小限に抑えることができ、データ波形の歪みも抑えることができる。その結果、高密度記録の光ディスクに対しても高精度で記録再生を行うことができる。

また、本実施の形態によれば、電流設定補正部９に従いレーザ駆動電流を連続的に調整することができるため、補正精度をＬＤ電流設定部７とは独立に設定できる。このため、より高精度の設定も可能であり、または精度を下げ回路規模を小さくし低コスト化を図る等の自由度がある。また装置情報を予め個別に設定できるため、より精度の高い設定が可能となる。

さらに、これらの回路を集積化することにより、ＬＤ電流設定部７と、電流設定補正部９がほぼ同一温度で動作するため、両方の温度差による電流値の誤差を取り除き、より高精度の電流制御ができる効果がある。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２によるレーザ駆動装置のブロック図である。本実施の形態では、レーザ駆動波形制御部６内に電流値補正部３０が設けられ、フォトディテクタ５からのモニタ信号が電流値補正部３０にフィードバックされるようになっている。本実施の形態でも、内部に電流値補正部３０を有するレーザ駆動波形制御部６、ＬＤ電流設定部７、ＬＤ電流出力部８は同一基板上に一体化されている。

上記構成によれば、電流値補正部３０は、フィードバックされたモニタ信号を換算し補正されたデータを電流値指示部１０（図２参照）に送り、電流値指示部１０は必要な電流指示値に変換し出力する。出力された電流指示値はＬＤ電流設定部７に取り込まれ、ＬＤ電流設定部７は前記電流指示値によりレーザ駆動電流を所定の電流値に設定する。その設定された電流値のレーザ駆動電流はＬＤ電流出力部８に出力され、ＬＤ電流出力部８は、前記レーザ駆動電流を、レーザ駆動波形制御部６の駆動波形生成部１６からの駆動波形に従ってスイッチングしつつレーザダイオード３に供給する。

本実施の形態によれば、電流設定部７においては、電流指示値に対応して常に一定の電流が供給されるため、電流補正を全てデジタル制御で行うことができ、その結果、素子設計が容易となって、エラーの少ないレーザ駆動装置を実現できる。

（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３を示しており、実施の形態１・２のレーザ駆動装置を実際に搭載した光ディスク記録再生装置の概略構成図である。図４に示すように、光ディスク記録再生装置４０には、スピンドルモータ４１で回転駆動される光ディスク４２が装着され、この光ディスク４２面上にレーザダイオード４３からのレーザが照射される。レーザダイオード４３からのレーザを光ディスク４２上に照射する照射光学系として、コリメートレンズ４４、ビームスプリッタ４５、プリズム４６、対物レンズ４７が設けられている。また、光ディスク４２面上でのレーザの反射光を検出する検出光学系として、対物レンズ４７、プリズム４６、ビームスプリッタ４５に加えて、集光レンズ４８、ＲＦ信号検出器４９が設けられている。なお、検出光学系は、記録データ信号の検出光学系、フォーカスの検出光学系およびトラッキングの検出光学系の３つに分けられるが、ここでは、記録データ信号の検出光学系だけを示し、フォーカスの検出光学系とトラッキングの検出光学系系は省略されている。

また、レーザダイオード４３からのレーザの一部をモニタ用として検出するモニタ信号検出器５０が設けられ、この検出器５０はパワーモニタ回路５１を介してレーザ駆動装置１に接続されている。検出光学系のＲＦ信号検出器４９はプリアンプ５２、再生信号処理回路５３を介してコントローラ２に接続されている。ここに示したレーザ駆動装置１とコントローラ２は、実施の形態１・２で示したものと同じものである。

上記構成において、光ディスク記録再生装置４０はディスク４２が装着されたことを検出し、スピンドルモータ４１を回転させる。同時に、コントローラ２からの制御信号によりレーザ駆動装置１に信号を送る。すると、レーザ駆動装置１はレーザダイオード４３にレーザ駆動電流を供給し、レーザダイオード４３を発光させる。レーザダイオード４３から出射されたレーザは、その一部がビームスプリッタ４５で分離されてモニタ用の検出部５０に入射するが、殆どはビームスプリッタ４５を透過してプリズム４６に到達する。そして、プリズム４６で反射された後、対物レンズ４７により光ディスク４２面上に集光される。光ディスク４６面上でのレーザの反射光は、対物レンズ４７、プリズム４６、ビームスプリッタ４５と戻り、このビームスプリッタ４５において進路が９０度変えられ、さらに集光レンズ４８によりＲＦ信号検出器４９上に集光される。

レーザダイオード４３から出射されたレーザの一部がモニタ用の検出部５０に入射することにより、検出器５０はモニタ信号を出力する。このモニタ信号はパワーモニタ回路５１に取り込まれ、さらにパワーモニタ回路５１によってレーザ駆動装置１にフィードバックされる。

一方、光ディスク４２からの反射光がＲＦ信号検出器４９に集光されることにより、このＲＦ信号検出器４９は信号を出力する。その信号はプリアンプ５２により増幅され、さらに再生信号処理回路５３により再生信号として検出される。再生信号処理回路５３からの出力信号は主に情報信号として扱われるが、ディスク４２の制御用信号はコントローラ２に入力されレーザの制御を行うために使用される。

ディスク再生時には、光ディスク４２の一部（リードイン等）に記録された制御情報を再生する。制御情報には、ディスク、システムの種類などの一般の情報のほかに、そのディスクの最適パワー、記録時のストラテジー等の固有の情報も記録されている。本実施の形態においては、リードイン再生時、ＲＦ信号検出器４９、プリアンプ５２、再生信号処理回路５３により読み出し、コントローラ２により光ディスク４２に関する必要な情報を選別し、この情報をレーザ駆動装置１の所定の位置に記憶させる。ディスク記録再生時には、この記憶したデータを基に、レーザ波形の生成およびレーザパワーの補正を行う。

本実施の形態によれば、レーザの出力の一部をモニタ用として直接レーザ駆動装置１に入力するため、正確なパワー制御が可能となる。これにより、光ディスクの特性を最良にするようなパワー制御が可能となる。また、予めディスクに記録された情報を基にレーザパワーの補正を行うためディスクが変更された場合でも、最適なパワーに設定できる。

（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４を示しており、実施の形態１・２のレーザ駆動装置を実際に搭載した光ディスク記録再生装置の概略構成図である。本実施の形態は、実施の形態３におけるＲＦ信号検出器４９の信号を基に、レーザダイオード４３からのレーザパワーを補正するようにしたことである。すなわち、図５に示すように、プリアンプ５２の出力がパワーモニター回路５１を経由してモニタ信号としてレーザ駆動装置１に入力されている。

上記構成の場合は、光ディスク４２の反射光をモニタしているため、光ディスク４２の反射率等により反射光が大きく変化するが、この変化をレーザ駆動装置１内の補正機能により補正するようにすれば問題はない。

本実施の形態によれば、光ディスク４２の反射光をモニタ信号として直接レーザ駆動装置１に入力し、レーザ駆動装置１内部でディスク、システムに対応して補正を行うため、ディスク、システムによらないパワー制御が可能となる。これにより、光ディスクの特性を最良にするようなパワー制御が可能となる。

以上説明したように、本発明のレーザ駆動装置によれば、レーザ駆動波形制御手段、電流設定手段、電流出力手段および電流設定補正手段が同一基板上に一体化されているので、レーザ駆動電流のタイミングのずれが最小限に抑えられ、データ波形に歪みが生じるのを回避できる。その結果、高密度記録の光ディスクに対しても高精度で記録再生を行うことが可能となる。

また、本発明の光ディスク記録再生装置によれば、レーザの一部をモニタ用の制御信号として使用しているので、光ディスクの特性を最良にするようなレーザパワーの制御が可能となる。

本発明の実施の形態１によるレーザ駆動装置のブロック図である。 レーザ駆動装置の内部構成図である。 本発明の実施の形態２によるレーザ駆動装置のブロック図である。 本発明の実施の形態３による光ディスク記録再生装置のブロック図である。 本発明の実施の形態４による光ディスク記録再生装置のブロック図である。

符号の説明

１ レーザ駆動装置
２ コントローラ
３ レーザダイオード
４ ＤＣ電圧源
５ フォトディテクタ
６ レーザ駆動波形制御部
７ ＬＤ電源設定部
８ ＬＤ電流出力部
９ 電流設定補正部
１０ 電流指示部
１１ レジスタ
１２ セレクタ
１３ 駆動波形記憶部
１４ 記憶データ検出部
１５ タイミング生成部
１６ 駆動波形生成部
３０ 電流値補正部
４０ 光ディスク記録再生装置
４２ 光ディスク
４３ レーザダイオード
４９ ＲＦ信号検出器
５０ モニタ信号検出器
５１ パワーモニタ回路
５２ プリアンプ
５３ 再生信号処理回路

Claims (6)

1. 外部コントローラから入力されるクロック信号と、記録データと、ディスク及びシステムの種類に基づくレーザ駆動波形の強度、タイミング及びパルス幅の波形パラメータとに基づいてレーザ駆動波形を生成するレーザ駆動波形制御手段と、該レーザ駆動波形制御手段により生成されたレーザ駆動波形に合わせたレーザ駆動電流をレーザダイオードに対して出力する電流出力手段とが同一基板上に形成され、
   前記レーザ駆動波形制御手段は、
   前記外部コントローラから入力されるクロック信号に基づいてクロック信号を生成して出力するタイミング生成手段と、
   前記外部コントローラから入力されるクロック信号と、波形パラメータとに基づいてレーザ駆動波形の波形情報を出力するレジスタと、
   前記外部コントローラから入力される記録データを前記タイミング生成手段から出力されるクロック信号のタイミングで整形してレーザ駆動波形のパルスの長さもしくは前後のパルスの長さのパルス情報を生成する記録データ検出手段と、
   複数の駆動波形を記憶する駆動波形記憶手段と、
   前記記録データ検出手段により生成された前記レーザ駆動波形のパルス情報と前記レジスタから出力される前記レーザ駆動波形の波形情報とに基づいて前記駆動波形記憶手段に記憶された駆動波形のうちの一つ駆動波形を選択するセレクタと、
   前記セレクタにより選択された駆動波形と前記記録データ検出手段から出力される記録データとからレーザ駆動波形を生成する駆動波形生成手段とを具備するレーザ駆動装置。
2. レーザダイオードからのレーザを光ディスクに照射する照射光学系と、前記レーザの前記光ディスクでの反射光を検出する検出光学系と備え、前記レーザを用いて前記光ディスクに対して情報の記録再生を行う光ディスク記録再生装置において、
   前記レーザダイオードからのレーザのパワーを制御するレーザ駆動装置として、請求項１に記載のレーザ駆動装置を設けるとともに、前記レーザダイオードからのレーザの一部をモニタする検出器を設け、該検出器からのモニタ信号を前記レーザ駆動装置に入力することにより、前記レーザダイオードから最適パワーのレーザが出力されるよう制御を行うことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
3. レーザダイオードからのレーザを光ディスクに照射する照射光学系と、前記レーザの前記光ディスクでの反射光を検出する検出光学系と備え、前記レーザを用いて前記光ディスクに対して情報の記録再生を行う光ディスク記録再生装置において、
   前記レーザダイオードからのレーザのパワーを制御するレーザ駆動装置として、請求項１に記載のレーザ駆動装置を設けるとともに、前記反射光を検出したときの検出信号を前記レーザ駆動装置に入力することにより、前記レーザダイオードから最適パワーのレーザが出力されるよう制御を行うことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
4. 請求項２又は３に記載の光ディスク記録再生装置において、
   前記レーザ駆動装置は、前記光ディスク内に予め書込まれたディスク特性情報を読み取り、この情報に基づいて前記制御を行うことを特徴する光ディスク記録再生装置。
5. レーザダイオードを駆動するレーザ駆動手段の制御信号をコントローラから供給する光ディスク記録再生装置であって、
   前記レーザ駆動手段は、外部コントローラから入力されるクロック信号と、ディスク及びシステムの種類に基づくレーザ駆動波形の強度、タイミング及びパルス幅の波形パラメータとに基づいてレーザ駆動波形を生成するレーザ駆動波形制御手段と、該レーザ駆動波形制御手段により生成されたレーザ駆動波形に合わせたレーザ駆動電流をレーザダイオードに対して出力する電流出力手段とが同一基板上に形成され、
   前記レーザ駆動波形制御手段は、
   前記外部コントローラから入力されるクロック信号に基づいてクロック信号を生成して出力するタイミング生成手段と、
   前記外部コントローラから入力されるクロック信号と、波形パラメータとに基づいてレーザ駆動波形の波形情報を出力するレジスタと、
   前記外部コントローラから入力される記録データを前記タイミング生成手段から出力されるクロック信号のタイミングで整形してレーザ駆動波形のパルスの長さもしくは前後のパルスの長さのパルス情報を生成する記録データ検出手段と、
   複数の駆動波形を記憶する駆動波形記憶手段と、
   前記記録データ検出手段により生成された前記レーザ駆動波形のパルス情報と前記レジスタから出力される前記レーザ駆動波形の波形情報とに基づいて前記駆動波形記憶手段に記憶された駆動波形のうちの一つ駆動波形を選択するセレクタと、
   前記セレクタにより選択された駆動波形と前記記録データ検出手段から出力される記録データとからレーザ駆動波形を生成する駆動波形生成手段とを具備する光ディスク記録再生装置。
6. 請求項５に記載の光ディスク記録再生装置において、
   前記レーザ駆動手段は、前記コントローラとは異なる基板上に設けられていることを特徴とする光ディスク記録再生装置。

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